10真空預(yù)壓施工工藝工法

1、真空預(yù)壓施工工藝工法QB/ZTYJGYGF-LJLM-0110-2011)第四工程有限公司 戴書(shū)軍1. 前言1.1 工藝工法概況真空預(yù)壓法早在上世紀(jì) 50年代初由瑞典人提出并應(yīng)用，但在我國(guó)直至 70 年 代末期一直末能得到廣泛應(yīng)用， 1980 年，交通部第一航務(wù)工程局科研所在天津新 港開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，解決了實(shí)用密封薄膜、抽真空裝置等關(guān)鍵施工工藝，使該 法達(dá)到實(shí)用階段。真空作用下土體的固結(jié)過(guò)程，是在總應(yīng)力基本不變的情況下，孔隙水壓力降 低、有效應(yīng)力增長(zhǎng)的過(guò)程。因此，在經(jīng)過(guò)真空預(yù)壓加固后的地基上施加建筑物荷 載時(shí)，既不會(huì)發(fā)生地基失穩(wěn)問(wèn)題，又不會(huì)產(chǎn)生有害的殘余沉降與差異沉降。目前， 真空預(yù)壓法已在

2、港口工程、化工、建筑、公用事業(yè)和機(jī)場(chǎng)等工程中得到實(shí)際應(yīng)用， 加固面積已超過(guò) 150 萬(wàn)平方米，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。1.2 工藝原理 真空預(yù)壓法的過(guò)程是在地基表面鋪設(shè)密封膜，通過(guò)真空設(shè)備抽真空，使密封 膜下砂墊層內(nèi)和土體中垂直排水通道內(nèi)形成負(fù)壓，使土體與排水通道、墊層之間 形成壓差，在此壓差作用下，土體中的孔隙水不斷由排水通道排出，孔隙水壓力 隨之降低、有效應(yīng)力增長(zhǎng)，加速孔隙水排出，從而使土體固結(jié)、強(qiáng)度提高的軟土 地基加固法，以達(dá)到最終加固地基的目的。2. 工藝工法特點(diǎn)2.1 加固過(guò)程中土體除產(chǎn)生豎向壓縮外，還伴隨側(cè)向收縮，不會(huì)造成側(cè)向擠 出，不會(huì)引起地基失穩(wěn)，特別適于超軟土地基加固，因而

3、施工時(shí)無(wú)須控制加荷速 率，荷載可一次快速施加，加固速度快，工期短。2.2 施工機(jī)具和設(shè)備簡(jiǎn)單，便于操作；施工方便，作業(yè)效率高，加固費(fèi)用低。2.3 施工中無(wú)噪音，無(wú)振動(dòng)，不污染環(huán)境。3. 適用范圍 適用于加固淤泥、淤泥質(zhì)土和其他能夠排水固結(jié)而且能形成負(fù)超靜水壓力邊界條件的軟粘土地區(qū)地基加固4. 主要引用標(biāo)準(zhǔn)公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)JTGF801公路路基施工技術(shù)規(guī)范JTG_F10鐵路路基施工規(guī)范TB10202真空預(yù)壓法加固軟土地基施工技術(shù)規(guī)程HG/T 20578。5. 施工方法在基底表面鋪設(shè)密封膜，通過(guò)真空射流泵將密封膜下面的加固范圍土體抽真 空，施工過(guò)程主要包括：鋪設(shè)砂墊層、設(shè)置塑料排水板、安裝

4、抽真空系統(tǒng)、鋪設(shè) 密封膜、抽真空。盛帥 SHEICZHOUIET.COH密般圖1真空預(yù)壓施工示意圖126. 工藝流程及操作要點(diǎn)6.1施工工藝流程真空預(yù)壓施工工藝流程見(jiàn)圖2。圖2真空預(yù)壓施工工藝流程圖6.2操作要點(diǎn)6.2.1鋪設(shè)砂墊層采用中粗砂作為濾水層，其厚度一般為 400mm要求表面平整，厚度均勻，其 誤差不大于土 20mm原地勢(shì)高低起伏太大時(shí)應(yīng)設(shè)法調(diào)整。6.2.2插打塑料排水帶插板機(jī)是利用沿豎直軌道上下運(yùn)動(dòng)的震動(dòng)錘將穿有塑料排水帶的鋼套管插入 地下，當(dāng)套管向上拔起時(shí)，位于鋼管下端的樁靴把排水帶留滯在地下，在土體內(nèi) 形成豎向排水通道。樁靴是保證塑料板埋置深度的關(guān)鍵，對(duì)于不同的土體，可以 采用

5、不同的樁靴。圖3中A所示的角鋼樁靴用于穿透土層中有礫石或硬層的地基， 圖3中B所示的鋼筋樁靴在穿透較軟土壤時(shí)使用。角鋼樁靴使用時(shí)需用縫合釘按 圖3中A所示方法縫合，以防排水帶從樁靴上拔脫，角鋼樁靴的長(zhǎng)度應(yīng)比樁管直 徑大1020mm以便讓淤泥掛住樁靴把水帶留在樁孔內(nèi)。MB-1圖3樁靴示意圖排水帶的平面位置和埋置深度應(yīng)嚴(yán)格控制，水平間距允許誤差不大于土100mm埋置深度允許誤差不大于土 300mm為了防止埋置深度不夠，除了要根據(jù) 土質(zhì)條件選擇合適的樁靴外，操作時(shí)應(yīng)讓樁管插夠深度后緩緩向上拔管，待確認(rèn) 排水帶下端錨固好后再加快拔管速度。6.2.3設(shè)備安裝設(shè)備安裝包括安裝濾水管網(wǎng)、真空泵、真空表，挖壓

6、膜溝，鋪塑料密封膜及 填筑擋水墻等工序。1鋪設(shè)濾水管濾水管采用？100mmPV管材制作，在管壁上按每60mn鉆占一圈？10小孔，然后 在管表面纏裹兩層加厚無(wú)紡?fù)凉げ迹?并用16#鉛絲按每100mm-道綁扎牢，管接頭 可用配套的塑管接頭，也可用膠管接頭。安裝和綁扎時(shí)都應(yīng)注意把綁扎鉛絲一順向下，以防朝上時(shí)扎破密封膜。濾水管應(yīng)埋在濾水層的中間，上下厚度要均勻。濾水管網(wǎng)的布置有3種方法，見(jiàn)圖4。濾水管的間距不大于8m外側(cè)管距膜溝中 心線距離不大于4m圖4濾水管布置意圖2真空泵射流式真空泵性必須完全滿足使用要求。3加固單元?jiǎng)澐趾凸に囅到y(tǒng)設(shè)計(jì)在一張完整的密封膜復(fù)蓋下的加固地塊為一個(gè)單元。一般情況下，加固單

7、元 的面積不大于10000吊，不小于2000m2,過(guò)大會(huì)增加施工難度，過(guò)小則對(duì)工程成本 不利。此外還應(yīng)根據(jù)地形和地勢(shì)條件靈活掌握，劃分加固單元的技術(shù)條件有：（1 ）地塊的長(zhǎng)邊和短邊之比不大于 3:2。（2）地塊的地勢(shì)要平坦，相對(duì)高差不大于 0.3m。工藝設(shè)計(jì)包括管網(wǎng)平面布置、泵及電器線路布置、真空度探頭位置確定、沉 降觀測(cè)點(diǎn)布置以及設(shè)計(jì)有特殊要求的其它設(shè)施的布置和配備。4密封膜鋪設(shè)根據(jù)所需真空度，一般密封膜應(yīng)鋪設(shè) 34層，鋪膜前應(yīng)先將壓膜溝挖好。鋪 膜應(yīng)選擇無(wú)風(fēng)的好天氣，鋪膜工作應(yīng)在白天一次完成，鋪膜要集中人力，并要準(zhǔn) 備足夠數(shù)量的氯丁膠和一臺(tái)高頻熱合機(jī)及部分備用的整卷塑料膜。施工人員必須 穿

8、無(wú)釘軟底鞋，在統(tǒng)一組織指揮下進(jìn)行鋪膜作業(yè)。鋪膜沿著長(zhǎng)邊的一側(cè)開(kāi)始，認(rèn) 真檢查塑料膜有無(wú)開(kāi)焊、破孔，并及時(shí)修補(bǔ)。相鄰兩層密封膜的接縫必須錯(cuò)開(kāi) 500mm以上，嚴(yán)禁焊縫重疊。大片撕裂處要 用熱合機(jī)縫合。鋪膜后應(yīng)立即填壓膜溝，以防遇大風(fēng)將密封膜掀壞。壓膜前保持壓膜溝里有200300mn深的水，先把膜浸入水底，再在膜上壓一 層粘土，當(dāng)泥浸透后要求由人工將粘泥踩成泥漿，然后再在溝里填粘土，并分層 輕輕夯實(shí)。膜溝填實(shí)后再做擋水埝，埝高600800mm同一地塊的埝頂要在同一 平面上，高差不大于 100mm。抽氣管需穿過(guò)密封膜，膜和鋼管的接口處需采取特殊的密封措施，其目的既 要把接口處壓密實(shí)，又要防止抽氣時(shí)將

9、密封膜拉裂。6.2.4 真空預(yù)壓1 試抽氣階段 抽氣開(kāi)始時(shí)，將所有抽氣泵同時(shí)開(kāi)啟，認(rèn)真觀察真空度的變化，正常情況下， 開(kāi)泵后24h，泵口處的真空度就能達(dá)到20kPa,此階段要多安排人員在地塊內(nèi)和 膜溝附近認(rèn)真查找漏氣部位，發(fā)現(xiàn)一批停泵修理一批，反復(fù)尋找，反復(fù)修理，直 至無(wú)漏氣點(diǎn)為止。當(dāng)膜內(nèi)真空度達(dá)到 40kPa 時(shí)應(yīng)停泵，進(jìn)行一次全面檢修，檢修 內(nèi)容包括：1 ）擋水埝和膜內(nèi)外側(cè)的地面有無(wú)裂焊、塌陷，并查明原因進(jìn)行加固處理。2 ）預(yù)壓區(qū)內(nèi)有無(wú)過(guò)大的不均勻沉降，如沉降呈塌陷形時(shí)要剪開(kāi)密封膜用砂填 平。3 ）電器、機(jī)械是否完好，真空表靈敏度是否正常。2 抽真空 經(jīng)過(guò)檢查、修理，再抽氣時(shí)真空度會(huì)提高很

10、快，此時(shí)更應(yīng)注意觀察整個(gè)預(yù)壓 區(qū)內(nèi)有無(wú)異常，因?yàn)殡S著真空度的提高 .一旦發(fā)生故障情況比較突然，會(huì)造成較大 的損壞，而且不易修復(fù)。經(jīng)過(guò) 24h 抽氣，如情況正常，便可向埝內(nèi)灌水。覆水有兩個(gè)作用，一是覆水后可以在三層膜間形成很薄的夾水層，增加膜的 密封性能；二是防止直接暴曬塑料膜，減緩膜的老化。6.2.5 監(jiān)測(cè)與檢測(cè)驗(yàn)收1 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及頻率 監(jiān)測(cè)儀器應(yīng)在打設(shè)塑料排水板后，鋪設(shè)密封膜前布設(shè) , 其數(shù)量及布設(shè)應(yīng)滿足設(shè) 計(jì)要求。施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)地表沉降、膜下真空壓力、孔隙水壓力、側(cè)向位移、深 層分層沉降、地下水位等項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測(cè)由于檢測(cè)設(shè)備與技術(shù)限制，施工單位一般 只進(jìn)行地表沉降監(jiān)測(cè)，其余項(xiàng)目均由第三方專業(yè)檢

11、測(cè)單位實(shí)施。各監(jiān)控項(xiàng)目的觀 測(cè)頻率應(yīng)滿足下列要求 :1）膜下真空壓力每24h觀測(cè)1次。2）孔隙水壓力、地表沉降和塑料排水板內(nèi)部真空壓力在加載初期每天1 次，中后期 24d 觀測(cè) 1 次。3）其余監(jiān)控項(xiàng)目在加載初期每12d觀測(cè)1次，中后期35d觀測(cè)1次。4）加固區(qū)周圍有建筑物和地下管線或采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓時(shí)對(duì)側(cè)向位移加 密觀測(cè)。2驗(yàn)收真空預(yù)壓抽真空持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)無(wú)要求時(shí)應(yīng)持續(xù)25個(gè)月。真空壓力每4h觀測(cè)一次，衡量是否達(dá)到預(yù)壓要求，是以膜內(nèi)真空度的最低值不小 于80kPa,并且保持穩(wěn)定。地基表面沉降量控制采用雙控，即累計(jì)沉降量達(dá)到設(shè)計(jì) 要求；且在確保真空度不低于 80kPa時(shí)，連續(xù)

12、5d的日平均沉降量不大于0.5mm 地基固結(jié)度已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的 80%寸，經(jīng)有關(guān)各方驗(yàn)收，即可終止抽真空。施工結(jié)束后應(yīng)鉆探取土進(jìn)行土工試驗(yàn)以及現(xiàn)場(chǎng)檢查地基土十字板剪切強(qiáng)度， 靜力觸探值及要求達(dá)到的其它物理力學(xué)性能。6.2.6設(shè)備拆除與清理所有的設(shè)備、管網(wǎng)都應(yīng)進(jìn)行保護(hù)性拆除，濾水管網(wǎng)起出后，應(yīng)將管內(nèi)的泥土 用水沖洗干凈，晾干后集中堆放以備再用。射流泵和清水泵都應(yīng)檢修保養(yǎng)，真空 表應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)。塑料薄膜也應(yīng)清理干凈，擋水埝應(yīng)就地平整。7. 勞動(dòng)力組織真空預(yù)壓施工每10000卅工程量的勞動(dòng)力計(jì)劃見(jiàn)表1,具體可根據(jù)工程規(guī)模等 情況進(jìn)行調(diào)整，以滿足施工略有富余為原則。表1施工作業(yè)勞動(dòng)力配備序號(hào)項(xiàng)目工種人

13、數(shù)備注1鋪筑砂墊層普工20人工配合小型機(jī)具2插板作業(yè)機(jī)械操作工2按1臺(tái)樁機(jī)1個(gè)作業(yè)班配備指揮1普工63挖膜溝、筑埝普工10以每10000卅臨時(shí)配備4鋪膜普工10以每10000m2臨時(shí)配備5設(shè)備安裝電工4以每10000m2配備鉗工4普工106抽氣運(yùn)行電工2按三班制運(yùn)行，每班正常人員 配備（白班進(jìn)行修補(bǔ)，增加普工34人）鉗工1測(cè)量工2運(yùn)行工3普工48. 主要機(jī)具設(shè)備真空預(yù)壓工程主要施工機(jī)械設(shè)備見(jiàn)表2，具體數(shù)量和機(jī)械型號(hào)等根據(jù)工程規(guī)模、特點(diǎn)等進(jìn)行調(diào)整配備，以滿足施工略有富余為原則。表2每10000m2所需主要機(jī)具數(shù)量序號(hào)名稱單位數(shù)量備注1真空射流泵臺(tái)682濾水管m140016003塑料薄膜2 m35

14、000380004真空表塊12 165沉降觀測(cè)標(biāo)尺件206自動(dòng)控制記錄儀套1273HA-9型離心式水泵臺(tái)358IJB-16型履帶式插帶機(jī)臺(tái)19. 質(zhì)量控制9.1易出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題9.1.1有砂墊層中夾雜石塊等雜物刺破密封膜；9.2.2塑料排水板打設(shè)時(shí)排水板扭結(jié)、斷裂或淤泥進(jìn)入帶芯堵塞輸水孔，影響 到塑料排水帶的排水效果。9.2保證措施9.2.1整平加固區(qū)場(chǎng)地，清除雜物，并鋪設(shè)砂墊層。為避免塑料密封破損，砂 墊層表面不得存留石塊及其他尖利雜物。9.2.2濾管周圍須用砂填定，并用磁盤(pán)埋好，埋砂厚度以5cm左右為宜。砂料中的石塊、瓦礫等尖利雜物必須清除干凈，以免扎破密封膜。9.2.3鋪膜挖溝時(shí)挖出的土

15、堆在溝邊平地上，不得堆在砂墊層上。還應(yīng)避免 砂?；霚现?。薄膜應(yīng)事先仔細(xì)檢查，鋪設(shè)時(shí)四周應(yīng)放到溝底，但不要拉得過(guò)緊， 溝中回填的粘土要密實(shí)且不夾雜砂石。9.2.4塑料排水帶濾水膜在轉(zhuǎn)盤(pán)和打設(shè)過(guò)程中應(yīng)避免損壞，防止淤泥進(jìn)入帶 芯堵塞輸水孔，影響到塑料排水帶的排水效果。9.2.5打設(shè)塑料排水帶時(shí)嚴(yán)禁出現(xiàn)扭結(jié)斷裂和撕破濾膜等現(xiàn)象。10. 安全措施10. 1主要安全風(fēng)險(xiǎn)分析主要安全風(fēng)險(xiǎn)包括施工現(xiàn)場(chǎng)用電安全、機(jī)械傷害等方面。102 保證措施10.2.1 無(wú)論是電工或運(yùn)行工，上崗值班必須兩人同崗，嚴(yán)禁單人上崗。必須 堅(jiān)持定期安全檢查制度。強(qiáng)風(fēng)、暴雨后應(yīng)立即進(jìn)行線路和用電設(shè)備檢查。10.2.2 插樁作業(yè)如遇

16、雷雨天，必須停止作業(yè)，并把樁管插入地里。10.2.3 機(jī)械作業(yè)插板機(jī)卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩必須經(jīng)常檢查，及時(shí)更換。震動(dòng)錘的所 有緊固件必須有防振自鎖裝置，并要經(jīng)常檢查、緊固。10.2.4 插板作業(yè)必須專人指揮，特別是穿樁靴的人員必須動(dòng)作協(xié)調(diào)，嚴(yán)防人 身傷害。11. 環(huán)保措施11.1 加強(qiáng)對(duì)施工燃料、 工程材料、 設(shè)備、廢水、生產(chǎn)生活垃圾的控制和治理， 對(duì)產(chǎn)生的廢棄物集中存放，集中處置。11.2 對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)、運(yùn)輸便道等易產(chǎn)生粉塵的地段定時(shí)進(jìn)行灑水降塵，勤洗施 工機(jī)械車輛，使產(chǎn)生的粉塵污染程度減至最小。12. 應(yīng)用實(shí)例12.1 工程簡(jiǎn)介廣州大學(xué)城市政道路工程一標(biāo)段工程，我公司承建管段全長(zhǎng) 6.75km，其中軟 基處理主要工程數(shù)量有：真空預(yù)壓15000叭水泥攪拌樁25.23萬(wàn)m塑料排水板 93.08 萬(wàn) m。12.2 施工情況標(biāo)段地層全部為軟土地基，地層自上而下依次為第四系人工填雜土、淤泥及 風(fēng)化變質(zhì)巖，軟土含水量大，強(qiáng)度低，不適宜直接填筑路基。其中真空預(yù)壓處理 部分